片上微型肺心传感器
芯片上微型传感器的核心机制包含两层硅，它们相互重叠，间隔 270 纳米——大约是人类头发宽度的 0.005。它们带有微小的电压。来自身体运动和声音的振动使部分芯片处于流动状态，使电压流动并产生可读的电子输出。在人体测试中，该芯片清晰地记录了来自肺和心脏机械运作的各种信号——这些信号通常无法被当前的医学技术检测到。
该芯片兼作电子听诊器和加速度计，被恰当地称为加速度计接触式麦克风。它检测从身体内部进入芯片的振动，同时阻止来自身体核心外部的干扰噪音，如空气传播的声音。如果它在皮肤或衣服上摩擦，它不会听到摩擦声，但该设备对来自体内的声音非常敏感，因此即使穿过衣服也能接收到有用的振动。
检测带宽是巨大的——从宽广的扫动到听不见的高音调。因此，传感器芯片同时记录心跳的精细细节、心脏通过身体发出的波、呼吸频率和肺音。它甚至可以跟踪佩戴者的身体活动，例如走路。这些信号是同步记录的，有可能提供患者心脏和肺部健康状况的总体情况。在这项研究中，研究人员成功地记录了“疾驰”——在心跳的“lub-dub”之后的微弱的第三声。奔马通常是心力衰竭的难以捉摸的线索。
尽管该芯片的主要工程原理很简单，但使其工作然后可制造具有挑战性，主要是因为硅层（即电极）之间的间隙尺寸极小。如果将 2 × 2 毫米的传感器芯片扩展到足球场的大小，那么该气隙将大约为 1 英寸宽。分隔两个电极的那个非常薄的间隙不能有任何接触——即使是通过层间空气中的力也不可能——因此整个传感器被密封在真空腔内。
研究人员使用了一种称为 HARPSS+ 平台（高纵横比多晶硅和单晶硅）的制造工艺进行大规模生产，用手工大小的薄片切割成微型传感器芯片。 HARPSS+ 是第一个报道的能够实现如此薄间隙的大规模制造工艺，它使许多此类先进 MEMS 的高通量制造成为可能。该实验设备目前由电池供电，并使用称为信号调节电路的第二个芯片将传感器芯片的信号转换为图案化读数。可以将三个或更多传感器插入胸带中，以对健康信号进行三角测量以定位其来源。有一天，设备可能会通过它在血流中产生的湍流来确定新出现的心脏瓣膜缺陷，或者通过肺部微弱的噼啪声来识别癌性病变。
传感器